[发明专利]一种核-壳-卫星三维结构的磁性复合SERS基底及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核‑壳‑卫星三维结构的磁性复合SERS基底的制备方法，该基底是以银壳磁珠(Fe₃O₄@Ag)微球为核，以阳离子多聚物聚乙烯亚胺(PEI)壳层为粒子内间隙，以金纳米颗粒(AuNPs)为卫星粒子组成的磁性复合微球。制备方法如下：将400nm Fe₃O₄微球用PEI修饰后吸附3nm胶体金作为种子，还原出银壳连续的Fe₃O₄@Ag微球作为核心；然后通过控制PEI自组装时间，使PEI在Fe₃O₄@Ag微球表面形成1.5nm的间隙层(Fe₃O₄@Ag‑PEI)；最后将50nm AuNPs吸附于Fe₃O₄@Ag‑PEI表面，形成核‑壳‑卫星三维结构的磁性复合SERS基底(Fe₃O₄@Ag‑PEI‑Au)。本发明还公开了由上述方法制备的核‑壳‑卫星三维结构的磁性复合SERS基底，其磁感应性强、分散性好、结构稳定、具有多重热点，可直接用于各种小分子污染物、农药残留、食品非法添加剂等的SERS检测。

技术领域

本发明涉及纳米材料、生化光谱分析检测领域，具体涉及一种核-壳-卫星三维结构的磁性复合SERS基底及其制备方法。

背景技术

1974年，Fleischmann等人发现利用经过粗糙的银电极作为吡啶分子的载体，后者的拉曼信号得到了反常、极大的增强(约10⁶倍)。这种与粗糙贵金属(金、银及铜)表面有关的拉曼增强效应被称为表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)。SERS是一种强大的指纹振动光谱，具有高灵敏度，高选择性和快速无损检测等优点，广泛应用于生化检测，传感器，分析化学和环境监测等领域。但所有这些应用均限制在金、银等贵材料研制的SERS基底上才能完成，SERS基底的性能决定了检测的灵敏度。目前已发现两个紧邻的金或银纳米粒子连接处的纳米间隙可显著放大位于纳米间隙区的分析物信号，这种纳米间隙称为SERS“热点”。

最近，金或银修饰的磁性微/纳米球作为活性SERS基底引起了大量关注。金、银壳包裹的磁性微/纳米球可在溶液体系中富集目标化合物，并且在外部磁场作用下可迅速清洗、分离及直接用作SERS基底进行检测。然而，上述金、银壳包裹的磁性微/纳米球还有一些问题亟需解决。首先是在金/银壳包覆过程中，由于磁性颗粒容易团聚，难以获得具有良好分散性和均匀包覆的核壳复合颗粒。其次，金/银壳包覆会严重减弱磁性颗粒的磁感应能力，对此富集时问有较大影响。最后，普通的金/银壳包覆方法难以在磁珠表面形成均匀、稳定的热点，SERS性能不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有磁性SERS基底分散性差，磁响应性弱，SERS性能差等问题，提供一种制作简便、高分散性、高磁响应性、具有多重热点的核-壳-卫星三维结构的磁性复合SERS基底制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述核-壳-卫星三维结构的磁性复合SERS基底(Fe₃O₄@Ag-PEI-Au)纳米粒子的核心采用磁性好，单分散的400nm银壳磁珠，通过PEI自组装反应在银壳表面形成1.5nm的带隙，然后通过PEI的多氨基及正电性吸附大量50nm金纳 米粒子来形成多重热点效应。

一种核壳-卫星三维结构的磁性复合SERS基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)合成400nm Fe₃O₄磁性微球；

2)在步骤1)合成的400nm Fe₃O₄磁性微球表面修饰阳离子多聚物PEI，合成400nmFe₃O₄@PEI磁性微球；